Плотность dram что такое
Взгляд изнутри: Flash-память и RAM
Предисловие
Новый Год – приятный, светлый праздник, в который мы все подводим итоги год ушедшего, смотрим с надеждой в будущее и дарим подарки. В этой связи мне хотелось бы поблагодарить всех хабра-жителей за поддержку, помощь и интерес, проявленный к моим статьям (1, 2, 3, 4). Если бы Вы когда-то не поддержали первую, не было и последующих (уже 5 статей)! Спасибо! И, конечно же, я хочу сделать подарок в виде научно-популярно-познавательной статьи о том, как можно весело, интересно и с пользой (как личной, так и общественной) применять довольно суровое на первый взгляд аналитическое оборудование. Сегодня под Новый Год на праздничном операционном столе лежат: USB-Flash накопитель от A-Data и модуль SO-DIMM SDRAM от Samsung.
Теоретическая часть
Постараюсь быть предельно краток, чтобы все мы успели приготовить салат оливье с запасом к праздничному столу, поэтому часть материала будет в виде ссылок: захотите – почитаете на досуге…
Какая память бывает?
На настоящий момент есть множество вариантов хранения информации, какие-то из них требуют постоянной подпитки электричеством (RAM), какие-то навсегда «вшиты» в управляющие микросхемы окружающей нас техники (ROM), а какие-то сочетают в себе качества и тех, и других (Hybrid). К последним, в частности, и принадлежит flash. Вроде бы и энергонезависимая память, но законы физики отменить сложно, и периодически на флешках перезаписывать информацию всё-таки приходится.
Тут можно подробнее ознакомиться с ниже приведённой схемой и сравнением характеристик различных типов «твердотельной памяти». Или тут – жаль, что я был ещё ребёнком в 2003 году, в таком проекте не дали поучаствовать…
Современные типы «твердотельной памяти». Источник
Единственное, что, пожалуй, может объединять все эти типы памяти – более-менее одинаковый принцип работы. Есть некоторая двумерная или трёхмерная матрица, которая заполняется 0 и 1 примерно таким образом и из которой мы впоследствии можем эти значения либо считать, либо заменить, т.е. всё это прямой аналог предшественника – памяти на ферритовых кольцах.
Что такое flash-память и какой она бывает (NOR и NAND)?
Начнём с flash-памяти. Когда-то давно на небезызвестном ixbt была опубликована довольно подробная статья о том, что представляет собой Flash, и какие 2 основных сорта данного вида памяти бывают. В частности, есть NOR (логическое не-или) и NAND (логическое не-и) Flash-память (тут тоже всё очень подробно описано), которые несколько отличаются по своей организации (например, NOR – двумерная, NAND может быть и трехмерной), но имеют один общий элемент – транзистор с плавающим затвором.
Схематическое представление транзистора с плавающим затвором. Источник
Итак, как же это чудо инженерной мысли работает? Вместе с некоторыми физическими формулами это описано тут. Если вкратце, то между управляющим затвором и каналом, по которому ток течёт от истока к стоку, мы помещаем тот самый плавающий затвор, окружённый тонким слоем диэлектрика. В результате, при протекании тока через такой «модифицированный» полевой транзистор часть электронов с высокой энергией туннелируют сквозь диэлектрик и оказываются внутри плавающего затвора. Понятно, что пока электроны туннелировали, бродили внутри этого затвора, они потеряли часть энергии и назад практически вернуться не могут.
NB: «практически» — ключевое слово, ведь без перезаписи, без обновления ячеек хотя бы раз в несколько лет Flash «обнуляется» так же, как оперативная память, после выключения компьютера.
Там же, на ixbt, есть ещё одна статья, которая посвящена возможности записи на один транзистор с плавающим затвором нескольких бит информации, что существенно увеличивает плотность записи.
В случае рассматриваемой нами флешки память будет, естественно, NAND и, скорее всего, multi-level cell (MLC).
Если интересно продолжить знакомиться с технологиями Flash-памяти, то тут представлен взгляд из 2004 года на данную проблематику. А здесь (1, 2, 3) некоторые лабораторные решения для памяти нового поколения. Не думаю, что эти идеи и технологии удалось реализовать на практике, но, может быть, кто-то знает лучше меня?!
Что такое DRAM?
Если кто-то забыл, что такое DRAM, то милости просим сюда.
Опять мы имеем двумерный массив, который необходимо заполнить 0 и 1. Так как на накопление заряда на плавающем затворе уходит довольно продолжительное время, то в случае RAM применяется иное решение. Ячейка памяти состоит из конденсатора и обычного полевого транзистора. При этом сам конденсатор имеет, с одной стороны, примитивное физическое устройство, но, с другой стороны, нетривиально реализован в железе:
Устройство ячейки RAM. Источник
Опять-таки на ixbt есть неплохая статья, посвящённая DRAM и SDRAM памяти. Она, конечно, не так свежа, но принципиальные моменты описаны очень хорошо.
Единственный вопрос, который меня мучает: а может ли DRAM иметь, как flash, multi-level cell? Вроде да, но всё-таки…
Часть практическая
Flash
Те, кто пользуется флешками довольно давно, наверное, уже видели «голый» накопитель, без корпуса. Но я всё-таки кратко упомяну основные части USB-Flash-накопителя:
Основные элементы USB-Flash накопителя: 1. USB-коннектор, 2. контроллер, 3. PCB-многослойная печатная плата, 4. модуль NAND памяти, 5. кварцевый генератор опорной частоты, 6. LED-индикатор (сейчас, правда, на многих флешках его нет), 7. переключатель защиты от записи (аналогично, на многих флешках отсутствует), 8. место для дополнительной микросхемы памяти. Источник
Пойдём от простого к сложному. Кварцевый генератор (подробнее о принципе работы тут). К моему глубокому сожалению, за время полировки сама кварцевая пластинка исчезла, поэтому нам остаётся любоваться только корпусом.
Корпус кварцевого генератора
Случайно, между делом, нашёл-таки, как выглядит армирующее волокно внутри текстолита и шарики, из которых в массе своей и состоит текстолит. Кстати, а волокна всё-таки уложены со скруткой, это хорошо видно на верхнем изображении:
Армирующее волокно внутри текстолита (красными стрелками указаны волокна, перпендикулярные срезу), из которого и состоит основная масса текстолита
А вот и первая важная деталь флешки – контроллер:
Контроллер. Верхнее изображение получено объединением нескольких СЭМ-микрофотографий
Признаюсь честно, не совсем понял задумку инженеров, которые в самой заливке чипа поместили ещё какие-то дополнительные проводники. Может быть, это с точки зрения технологического процесса проще и дешевле сделать.
После обработки этой картинки я кричал: «Яяяяязь!» и бегал по комнате. Итак, Вашему вниманию представляет техпроцесс 500 нм во всей свой красе с отлично прорисованными границами стока, истока, управляющего затвора и даже контакты сохранились в относительной целостности:
«Язь!» микроэлектроники – техпроцесс 500 нм контроллера с прекрасно прорисованными отдельными стоками (Drain), истоками (Source) и управляющими затворами (Gate)
Теперь приступим к десерту – чипам памяти. Начнём с контактов, которые эту память в прямом смысле этого слова питают. Помимо основного (на рисунке самого «толстого» контакта) есть ещё и множество мелких. Кстати, «толстый»
Во-первых, полный список опубликованных статей на Хабре:
Во-вторых, помимо блога на HabraHabr, статьи и видеоматериалы можно читать и смотреть на Nanometer.ru, YouTube, а также Dirty.
В-третьих, если тебе, дорогой читатель, понравилась статья или ты хочешь простимулировать написание новых, то действуй согласно следующей максиме: «pay what you want»
Плотность dram что такое
Версия вашего веб-браузера устарела. Обновите браузер для повышения удобства работы с этим веб-сайтом. https://browser-update.org/update-browser.html
Все, что вы хотели знать об оперативной памяти, и даже больше!
Сборка компьютера в первый раз — непростая задача. Нужно отслеживать так много компонентов и спецификаций, что может быть сложно понять, что именно искать при покупке. Все знают про графические карты и процессоры. Но если вы хотите, чтобы ваши игры загружались и работали без сбоев, не менее важно знать, какую оперативную память купить.
Высококачественная память ОЗУ поможет играм быстрее загружать уровни и эффекты, сокращая для вас время ожидания и позволяя без промедлений приступить к игре. Если вы хотите во время игры запускать еще какие-либо программы в фоновом режиме, важно иметь больше оперативной памяти. Такие программы, как Google Chrome, очень требовательны к оперативной памяти. Поэтому, если вы хотите просматривать видео или социальные сети во время игры, вам понадобится дополнительный объем ОЗУ. Компания Kingston производит первоклассную игровую оперативную память по доступной цене, которая позволит поддерживать ваш компьютер в отличной форме. В этом руководстве мы разберем то, что вам нужно знать и понимать, когда вы впервые покупаете ОЗУ.
Что такое ОЗУ?
DRAM — это динамическая оперативная память. В ней временно хранятся данные всех программ, запущенных на вашем компьютере. Это обеспечивает процессору быстрый и легкий доступ к ним, не обращаясь к более медленным, но емким твердотельным накопителям или жестким дискам. Увеличение объема динамического ОЗУ (часто сокращенно называют просто ОЗУ) означает, что на вашем компьютере больше места для хранения этой информации, что позволяет запускать больше процессов одновременно. Например, планка памяти (более официально называемая модулем) ОЗУ на 16 ГБ позволяет хранить больше временной информации, чем модули на 8 ГБ. Размер — не единственный показатель. Оперативная память также различается по скоростям и поколениям.
DDR3, DDR4 и DDR5
Если при покупке оперативной памяти вас смущают разные цифры в названии DDR, не волнуйтесь, на самом деле все очень просто. Цифра в DDR относится к поколению ОЗУ. Чем новее поколение, тем она больше. Другими словами, DDR4 новее, чем DDR3. DDR4 использует более низкое напряжение и имеет большее количество контактов. А это означает более быструю и эффективную работу по сравнению с DDR3. Ожидается, что поколение DDR5 появится во второй половине 2021 года и обеспечит значительное увеличение скорости и емкости, а также дальнейшее снижение напряжения.
Важно отметить, что DDR3, DDR4 и DDR5 отличаются соединениями, количеством контактов и кодированием. Поэтому обязательно убедитесь, что модуль ОЗУ, который вы хотите купить, поддерживается вашей системной платой. Для каждой системной платы будет указано, совместима ли она с DDR3, DDR4 и, в конечном итоге, с DDR5, поэтому вы сможете быстро найти необходимую информацию в Интернете по модели вашей платы.
Емкость и скорость
ОЗУ продается в виде модулей, которые вставляются в системную плату ПК. Обычно на системных платах есть четыре слота для оперативной памяти, хотя в некоторых случаях это число увеличивается до восьми. Отдельные модули оперативной памяти обычно имеют емкость от 4 до 32 ГБ, но из-за особенностей работы компьютеров они обычно продаются комплектами по два или четыре модуля и наиболее эффективно работают в парах. Для высокопроизводительного игрового ПК рекомендуемый нами оптимальный объем оперативной памяти составляет 16 ГБ. Если вы хотите запускать много программ в фоновом режиме, это число можно увеличить до 32 или даже 64 ГБ.
Скорость также является важной характеристикой оперативной памяти, поскольку от этого зависит, насколько быстро компьютер может загружать информацию из ОЗУ. Этот показатель во многом зависит от того, какое поколение DDR вы покупаете. Чем выше скорость, тем лучше производительность и выше цена.
Ноутбуки и модули памяти SODIMM
Конструкция ноутбуков отличается от ПК. Это означает, что для них вам потребуется другой тип оперативной памяти. В большинстве случаев модули ОЗУ для ПК называются UDIMM, а для портативных компьютеров, ноутбуков и NUC — SODIMM. Оперативная память для ноутбуков обычно имеет четкую маркировку SODIMM, что упрощает поиск. Однако вам все равно нужно будет проверить системную плату ноутбука и убедиться, что она совместима с ОЗУ конкретного поколения.
Kingston Technology предлагает линейки модулей памяти Kingston и Kingston FURY с различными скоростями и емкостью для любого бюджета и системы. ОЗУ каждого типа можно приобрести в виде отдельных модулей или в комплектах, включающих до восьми модулей. Выберите оперативную память, которая оптимально соответствует вашим потребностям. Обязательно проверьте системные требования и убедитесь в совместимости компонентов.
Kingston Поиск модулей памяти
С Kingston выбор памяти очень прост.
Благодаря 30 годам опыта Kingston имеет знания и ресурсы, необходимые для правильного выбора.
Поиск по системе/устройству
Просто введите номер марки и модели или номер по каталогу компьютерной системы или цифрового устройства, чтобы найти нужное вам изделие Kingston.
Поиск по артикулу
Выполняйте поиск по серийному номеру Kingston, серийному номеру дистрибьютора или эквивалентному серийному номеру производителя.
Плотность dram что такое
DRAM (Dynamic Random Access Memory) — оперативная или энергозависимая память, является рабочей областью процессора. Именно здесь во время работы хранятся активные программы и данные. Оперативная память — это временное хранилище данных и поэтому перед отключением компьютера или нажатием кнопки сброса, внесённые во время работы изменения, должны быть сохранены на устройстве постоянной памяти, как правило, это жёсткий диск. Поскольку обращение к данным, хранящимся в оперативной памяти, не зависят от порядка их расположения, то устройства оперативной памяти иногда ещё называют запоминающим устройством с произвольным доступом.
Содержание
Мировой рынок DRAM
Структура
Основной особенностью DRAM является динамическое хранение данных. Это даёт возможность многократно записывать информацию в оперативную память, но при этом возникает необходимость постоянно обновлять данные. Фактически перезапись происходит каждые 15 мкс. Существует также статическая оперативная (или кеш) память (S-RAM), не требующая постоянного обновления данных. И один и другой вид функционирует только при включённом компьютере. Оперативная память физически представляет собой набор микросхем, которые подключаются к системной плате. Поскольку характеристики этих микросхем весьма различны, то для нормальной работы они должны быть совместимы с системой.
В настоящее время используются запоминающие устройства трёх типов: ROM (read only memory), DRAM (Dynamic Random Access Memory), S-RAM (Static RAM).
В настоящее время DRAM используется в большинстве современных компьютеров. Главное преимущество этого типа памяти заключается в чрезвычайно плотной упаковке ячеек, что позволяет создавать память большой ёмкости, при этом само устройство занимает очень мало места. Каждая ячейка это микро конденсатор, который удерживает заряды (наличием или отсутствием зарядов и кодируются биты информации). Главная проблема такой памяти это необходимость постоянно регенерировать заряд иначе конденсатор «стечёт», что приведёт к потере данных. За обновление которых и, следовательно, сохранность отвечает встроенный контролёр с частотой регенерации 15 мкс. В современных компьютерах, работающих на сверхвысоких частотах, процесс регенерации отнимает не более 1 % времени работы процессора. Поэтому нет смысла увеличивать время между циклами — на работу процессора это существенно не повлияет, и к тому же может примести к разрядке конденсатора и, как следствие, к потере данных.
Особенности DRAM
Структура памяти напоминает таблицу, где сначала выбирают строку, а затем столбец. Эта таблица разбита на банки. Памяти плотностью меньше 64 Мбит (SDRAM) имеет 2 банка, выше — 4. В частности память DDR2 SDRAM предусматривает 4-битную предварительную систему выборки. Работает DDR2 на напряжении 1,8 В. Кстати первые DDR работали на напряжении 2,6 В. В последнее время всё большую популярность приобретает стандарт DDR3, который имеет 8-битовую систему выборки и работает на напряжнии 1,5 В. При этом обеспечивает ту же пропускную способность при вдвое меньшей тактовой частоте. На открытие строки в используемом банке уходит больше времени, нежели в другом (так как используемую строку нужно сначала закрыть). Очевидно, что лучше новую строку открывать в новом банке (на этом основан принцип чередования строк). Популярность DRAM объясняется её относительной дешевизной и чрезвычайно плотной упаковкой ячеек микросхем, что позволяет небольшому устройству иметь очень большую ёмкость. К недостаткам относится невысокое быстродействие, которое намного медленнее процессоров. Чтобы обойти этот недостаток существует несколько типов организации DRAM.
Тайминги
Обычно на микросхеме памяти или в документации к ней есть надпись из четырёх цифр вида 3-4-4-8 или 5-5-5-15. Это сокращенная запись основных таймингов памяти. Тайминг — это задержка, устанавливающая время, необходимое на выполнение какой-либо команды, то есть время от отправки команды до ее выполнения. А каждая цифра обозначает какое именно время необходимо. Схема таймингов включает в себя задержки CL-Trcd-Trp-Tras. Для работы с памятью необходимо для начала выбрать чип, с которым мы будем работать. Делается это командой CS# (Chip Select). Затем выбирается банк и строка. Перед началом работы с любой строкой необходимо ее активировать. Делается это командой выбора строки RAS# (при выборе строки она активируется). Затем нужно выбрать столбец командой CAS#, которая и инициирует чтение. Затем считать данные и закрыть строку, совершив предварительный заряд (precharge) банка.
Типы памяти
Оперативная память типа EDO (Extended Data Out) учитывает перекрытие синхронизации между очередными операциями доступа. Это позволяет совместить следующий цикл с предыдущим и сэкономить 10 нс. в каждом цикле. Следующим шагом в ускорении DRAM стала память Burst EDO (Burst Extended-Data-Out Dynamic Random Access Memory). По сути это та же EDO, но с еще более быстрой передачей данных. Сегодня этот тип памяти не производится, поскольку был полностью вытеснен новым форматом SDRAM. SDRAM (Synchronous DRAM) передает информацию в высокоскоростных пакетах, использующих высокоскоростной синхронизированный интерфейс. Работа этого типа DRAM синхронизируется с шиной памяти, что позволяет избежать многих циклов ожидания. Ещё более усовершенствованным стандартом оперативной памяти является DDR (Double Data Rate — двойная скорость передачи данных). Удвоение скорости происходит за счёт того, что за один цикл данные передаются два раза — в начале и конце цикла. Принципиально новый тип оперативной памяти RDRAM (Rambus DRAM) используется в высокопроизводительных персональных компьютерах. Существуют двух- и четырёхканальные RDRAM, которые позволяют увеличить скорость передачи данных до 3,2 и 6,4 Гбайт\сек соответственно. Контролёр памяти RDRAM позволяет установить до трёх модулей RIMM. Со временем предполагается выпускать модули RIMM с объёмом 1 Гб (сейчас 256 Мб) с большим количеством разъёмов RIMM. А для портативных компьютеров предлагается портативная версия SO-RIMM (Small Outline RIMM).
Изначально оперативная память представляла собой микросхемы с двухрядным расположением выводов (Dual Inline Package — DIP). Системные платы содержали до 36 разъёмов для подключения этих микросхем. Чтобы облегчить процесс подключения их стали монтировать на отдельные платы которые подключались в разъёмы шины. Существует два подобных модуля памяти. SIMМ (Single Inline Memory Module), с однорядным расположением выводов и DIMM (Dual Inline Memory Modulе) с двухрядным расположением выводов или, в качестве альтернативы отдельным микросхемам памяти, модули RIMM. Подключаются они в разъёмы системных плат или плат расширения. Существует два основных типа модулей SIMM: 30-контактный (8 бит плюс 1 дополнительный бит контроля четности) и 72-контактный (32 бит плюс 4 дополнительных бита контроля четности).
Модули памяти DIMM обычно содержат стандартные микросхемы SDRAM или DDR SDRAM и отличаются друг от друга физическими характеристиками. Стандартный модуль DIMM имеет 168 выводов, по одному радиусному пазу с каждой стороны и два паза в области контакта. Модули DDR DIMM имеют 184 вывода, по два паза с каждой стороны и один паз в области контакта. Ширина тракта данных модулей DIMM равняется 64 разрядам (без контроля четности) или 72 разрядам (с контролем четности или поддержкой кода коррекции ошибок ЕСС). На каждой стороне платы DIMM расположены различные выводы сигнала. Именно поэтому они называются модулями памяти с двухрядным расположением выводов. Модуль памяти RIMM также двухсторонний. На сегодняшний день существует только один 184-контактный модуль, имеющий по одному радиусному пазу с каждой стороны и два паза, расположенных в центральной части области контакта. Микросхемы динамической памяти (DRAM), установленные в модулях разных типов (SIMM, DIMM или RIMM), имеют разные характеристики. Быстродействие модулей SIMM варьируется в пределах от 50 до 120 нс на частотах 66, 100 и 133 МГц. Модули памяти DDR DIMM имеют частоту 1600 и 2100 Мбайт/с. Для передачи параметров синхронизации и скорости в модули памяти DIMM и RIMM встраивают ПЗУ (ROM). Из-за этого рабочая частота контроллера памяти и шины памяти в большинстве систем соответствует наименьшей частоте установленных модулей. В модулях DIMM и DDR DIMM используются микросхемы SDRAM. В DIMM передача данных происходит в виде высокоскоростных пакетов, а в DDR дважды в течение одного такта. Микросхемы памяти SDRAM поддерживают частоту шины до 133 МГц, в то время как модули памяти DR DIMM — до 266 МГц. Модули DIMM различаются также наличием или отсутствием буфера и разным напряжением питания. Для нормальной работы всей системы нужно учитывать эти характеристики при замене деталей.
Контроль четности и ECC
Графическая память GDDR является следующей ступенью в развитии высокоскоростных технологий DDR SDRAM. Этот тип оперативной памяти позволяет управлять сложной геометрией и анимацией на уровне современных динамических фильмов. Для коррекции ошибок памяти применяется два метода: контроль чётности и коды коррекции ошибок (ECC).Контроль чётности — это стандарт, по которому информация должна храниться фрагментами по 9 бит. 8 бит или 1 байт предназначены для самой информации, а один для контроля чётности. Именно с его помощью и контролируется целостность данных. Если обнаруживается ошибка, то появляется соответствующее сообщение или компьютер блокируется. Более эффективным решением проблемы являются коды коррекции ошибок (Error Correcting Code — ECC) которые позволяют не только обнаружить ошибку, но и исправить ее в одном разряде, а некоторые системы исправляют ошибки даже в двух разрядах. В кодах коррекции ошибок для каждых 32 бит требуется дополнительно семь контрольных разрядов при 4-байтовой и восемь — при 8-байтовой организации.
Хотя технология DRAM уже долгое время является самым популярным типом оперативной памяти, эксперты предрекают ей скорую кончину. Главная причина это невозможность до бесконечности уменьшать размер ячейки. Среди наиболее вероятных преемников DRAM называют «память с плавающим телом» (FBM), главной особенностью которой является отсутствие конденсатора в ячейке памяти.